다이아몬드형

Diamond type

다이아몬드형은 다이아몬드를 화학 불순물의 수준과 종류별로 과학적으로 분류하는 방식이다. 다이아몬드는 다섯 가지 유형으로 구분된다. Type Ia, Type Ib, Type 1aB, Type IIa 및 Type IIB. 측정된 불순물은 탄소 원자의 결정 격자 내에 원자 수준에 있으므로, 포함과 달리 적외선 분광계가 필요하다.[1]

다른 다이아몬드 유형은 다이아몬드 강화 기법에 다른 방식으로 반응한다. 다른 종류의 다이아몬드는 하나의 돌 안에 공존할 수 있다; 천연 다이아몬드는 종종 적외선 흡수 스펙트럼에 의해 결정될 수 있는 Ia와 Ib의 혼합물이다.[2]

다이아몬드 종류

제1종

가장 흔한 등급인 I형 다이아몬드는 질소 원자를 주요 불순물로 함유하고 있으며, 일반적으로 0.1%의 농도로 되어 있다. I형 다이아몬드는 적외선과 자외선 영역 모두에서 320nm에서 흡수된다. 또한 형광 및 가시 흡수 스펙트럼도 가지고 있다(다이아몬드의 광학 특성 참조).

타입 Ia

Ia형 다이아몬드는 전체 천연 다이아몬드의 약 95%를 차지한다. 최대 0.3%(3000ppm)의 질소 불순물이 탄소 격자 내에 군집되어 있으며, 비교적 널리 퍼져 있다. 질소 성단의 흡수 스펙트럼은 다이아몬드가 푸른 빛을 흡수하여 옅은 노란색을 띠거나 거의 무색인 것처럼 보이게 할 수 있다. 대부분의 Ia 다이아몬드는 IaA와 IaB 소재를 혼합한 것이다; 이 다이아몬드들은 이전에 남아공의 케이프 지방으로 알려진 다이아몬드가 풍부한 지역의 이름을 딴 케이프 시리즈에 속한다. 이 다이아몬드는 주로 Type Ia이다. 타입 Ia 다이아몬드는 N2와 N3 질소 중심부에 의해 야기되는 415.5nm(N3)의 메인 밴드와 478nm(N2), 465nm, 452nm, 435nm, 423nm('케이프 라인')의 약한 라인으로 날카로운 흡수 밴드를 보이는 경우가 많다. 또한 N3 질소 센터(N3 센터가 가시적 색상을 손상시키지 않지만 항상 N2 센터와 동반됨)로 인해 장파 자외선에 푸른 형광성을 보인다. 갈색, 녹색 또는 노란색 다이아몬드는 504nm(H3 중심)의 녹색 띠를 보여주며, 때로는 537nm와 495nm의 약한 띠 2개를 추가로 동반하기도 한다(H4 센터, 대체 질소 원자 4개와 격자 빈칸 2개가 포함된 것으로 추정되는 큰 복합체).[3]

  • 질소 원자가 짝을 이루는 IaA를 입력하십시오. IaA는 다이아몬드의 색에 영향을 주지 않는다.
  • 질소 원자가 짝수 골재에 있는 IaB형식이며, 이는 갈색 색조에 노란색을 나타낸다.

유형 Ib

Ib형은 전체 천연 다이아몬드의 약 0.1%를 차지한다. 질소 함량은 최대 0.05%(500ppm)에 이르지만 불순물이 더 확산돼 원자가 고립된 부위에서 결정 전체로 분산된다. Ib형 다이아몬드는 청색 외에 녹색 빛을 흡수하며, 이아형 다이아몬드보다 더 강렬하거나 어두운 노란색이나 갈색이다. 이 돌들은 강렬한 노란색이나 가끔 갈색 빛깔을 가지고 있다; 희귀한 카나리아 다이아몬드는 알려진 천연 다이아몬드의 0.1%에 불과한 이 종류에 속한다. 가시 흡수 스펙트럼은 날카로운 흡수 띠 없이 점진적이다.[4] 거의 모든 HPHT 합성 다이아몬드는 IB형이다.[5]

타입 II

제2종 다이아몬드는 측정 가능한 질소 불순물이 없다. II형 다이아몬드는 적외선의 다른 부위에서 흡수되며, I형 다이아몬드와는 달리 225nm 이하의 자외선으로 전달된다. 그들은 또한 다른 형광 특성을 가지고 있다. 발견된 결정체들은 크기가 크고 모양이 불규칙한 경향이 있다. 제2형 다이아몬드는 오랜 기간 동안 극도로 높은 압력으로 형성되었다.

타입 IIa

타입 IIa 다이아몬드는 전체 천연 다이아몬드(원석 다이아몬드의 1.8%)의 1~2%를 차지한다. 이 다이아몬드들은 거의 또는 전체적으로 불순물이 없으며, 따라서 대개 무색이고 열전도율이 가장 높다. 그것들은 230 nm까지 자외선에 매우 투명하다. 간혹 타입 IIa 다이아몬드가 지구 표면을 향해 돌출되어 있는 동안 압력과 긴장은 사면결정 구조의 성장 과정에서 플라스틱 변형을 통해 발생하는 구조적 이상을 유발하여 불완전성으로 이어질 수 있다. 이러한 결함은 보석에 노란색, 갈색, 주황색, 분홍색, 빨간색 또는 보라색을 부여할 수 있다. 타입 IIa 다이아몬드는 고압 고온(HPHT) 공정을 통해 구조 변형이 "수리"되어 다이아몬드 색상의 대부분을 제거하거나 전체를 제거할 수 있다.[6] 타입 IIA 다이아몬드는 호주 생산의 큰 비중을 차지한다. 컬리난, 코이누오르, 레세디 라로나 등 유명한 대형 다이아몬드는 2종이다. CVD 프로세스를 사용하여 성장한 합성 다이아몬드도 일반적으로 이 유형에 속한다.

타입 IIb

IIb형 다이아몬드는 전체 천연 다이아몬드의 약 0.1%를 차지해 가장 희귀한 천연 다이아몬드로 손꼽히며 매우 가치가 있다. 타입 IIa 다이아몬드에 필적하는 질소 불순물의 수치가 매우 낮을 뿐만 아니라 타입 IIb 다이아몬드는 상당한 붕소 불순물을 함유하고 있다. 붕소의 흡수 스펙트럼은 이러한 보석들이 빨강, 주황, 노랑 빛을 흡수하게 하고, 타입 IIb 다이아몬드를 연한 청색 또는 회색으로 빌려주지만, 붕소 불순물 수치가 낮은 예도 무색일 수 있다.[1] 이 다이아몬드는 다른 다이아몬드형과는 달리 p형 반도체인데, 이는 전자홀(다이아몬드의 전기적 특성 참조)이 부족하기 때문이다. 1ppm 정도의 붕소만으로도 이 효과에 충분하다. 그러나 블루 그레이 색상은 Type Ia 다이아몬드에서도 발생할 수 있으며 붕소와는 관련이 없다.[7] 타입 IIb 다이아몬드는 독특한 적외선 흡수 스펙트럼을 보여주며 가시 스펙트럼의 적색 측면을 향해 점차적으로 흡수가 증가하는 것을 보여준다.

녹색 다이아몬드는 종류에 제한되지 않으며, 다양한 양의 전리방사선에 노출되어 색상이 유도된다.[1]

호주의 아르기일 광산에서 나오는 대부분의 청회색 다이아몬드는 IIb형이 아니라 Ia형이다; 그 다이아몬드들은 많은 양의 결함과 불순물(특히 수소와 질소)을 포함하고 있으며, 색의 기원은 아직 확실하지 않다.[7]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c Walker, J. (1979). "Optical absorption and luminescence in diamond". Reports on Progress in Physics. 42 (10): 1605–1659. CiteSeerX 10.1.1.467.443. doi:10.1088/0034-4885/42/10/001.
  2. ^ "Optical Properties of Diamonds". Allaboutgemstones.com. Retrieved 2010-03-19.
  3. ^ Sa, E. S. De (1977). "Uniaxial Stress Studies of the 2.498 eV (H4), 2.417 eV and 2.536 eV Vibronic Bands in Diamond". Proc. Roy. Soc. A. 357 (1689): 231. doi:10.1098/rspa.1977.0165.
  4. ^ "Gemworld International, Inc.: Archive News". Gemguide.com. Archived from the original on 2010-11-04. Retrieved 2010-03-19.
  5. ^ "Diamond – Molecule of the Month". Bris.ac.uk. Retrieved 2010-03-19.
  6. ^ Collins, A. T.; et al. (2005). "High-temperature annealing of optical centers in type-I diamond". J. Appl. Phys. 97 (8): 083517. doi:10.1063/1.1866501.
  7. ^ a b Iakoubovskii, K; Adriaenssens, G.J (2002). "Optical characterization of natural Argyle diamonds" (PDF). Diamond and Related Materials. 11: 125. doi:10.1016/S0925-9635(01)00533-7.